CHS: Small: Enhancing EEG-based Emotion Estimation with Transfer Learning, Priming, and Virtual Reality

CHS:小:通过迁移学习、启动和虚拟现实增强基于脑电图的情绪估计

基本信息

  • 批准号:
    1910526
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-10-01 至 2024-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Emotions influence the decisions we make every day. However, emotions are difficult to measure. Surveys, the traditional method of emotion measurement, take significant time and cause interruptions. Further, people do not always know their own emotions -- think of the times when a person has shouted, "I'm not shouting!" Direct emotion-measuring systems, based on sensors worn on the body or head, have shown promise but are not yet ready to compete with surveys. This project includes several new techniques designed to increase the reliability and performance of these systems. The project will lay the groundwork for wearable devices that can be used outside the laboratory, in environments as varied as classrooms and theme parks. From there, this research could lead to the development of human-computer systems which adjust in real-time to maintain a person's interest. Such systems would be valuable for all levels of education, as well as entertainment and other fields. During the project, women and members of underrepresented minorities will participate, both as researchers and as research participants. This project is one of the first to combine emotion-estimating Brain-Computer Interfaces (BCIs) with three methods: transfer learning, emotion priming, and virtual reality. Transfer learning is expected to help BCI systems detect real emotions rather than setting-specific brain responses. Transfer learning techniques will be applied to data from different emotion elicitation paradigms to study how well training data from standard methods can be expected to work in new environments. An alternative training technique from psychology called "emotion priming" will be used, and the effects on transfer learning will be studied. Emotion priming is expected to increase the accuracy of emotion elicitation, increasing the quality of training data and thus system performance. Virtual reality will be used to manipulate the participants' arousal states through a larger range than is possible through pictures and videos, in order to generate more transferable results. Together, these investigations are expected to dramatically improve the performance and, critically, the cross-task reliability of these systems. Because the study of emotion impacts nearly every field of human study, the development of a system for real-time measurement of valid emotions has the potential to advance cross-disciplinary transformation. Overall, these tests will fill a knowledge gap in the scientific literature, and inform how future general-purpose emotion estimation systems are trained. In addition, the project will provide shared data that may lead to even greater advancements in the BCI field when used by future researchers.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
情绪影响着我们每天做出的决定。然而,情绪是很难衡量的。调查是传统的情绪测量方法,需要大量的时间,并会造成干扰。此外,人们并不总是知道自己的情绪-想想当一个人大喊,“我没有大喊大叫!“基于佩戴在身体或头部的传感器的直接情绪测量系统已经显示出前景,但还没有准备好与调查竞争。该项目包括几项旨在提高这些系统的可靠性和性能的新技术。 该项目将为可穿戴设备奠定基础,这些设备可以在实验室之外使用,在教室和主题公园等各种环境中使用。从那里,这项研究可能会导致人机系统的发展,实时调整,以保持一个人的兴趣。这种系统对于各级教育以及娱乐和其他领域都是有价值的。 在该项目期间,妇女和代表性不足的少数群体成员将作为研究人员和研究参与者参加。该项目是第一个将联合收割机情感评估脑机接口(BCI)与三种方法相结合的项目之一:迁移学习,情感启动和虚拟现实。迁移学习有望帮助BCI系统检测真实的情绪,而不是设置特定的大脑反应。迁移学习技术将应用于来自不同情感启发范式的数据,以研究来自标准方法的训练数据在新环境中的工作情况。将使用一种来自心理学的称为“情绪启动”的替代训练技术,并研究其对迁移学习的影响。情绪启动有望提高情绪诱导的准确性,提高训练数据的质量,从而提高系统性能。虚拟现实将被用来操纵参与者的唤醒状态,通过比通过图片和视频更大的范围,以产生更多的可转移的结果。总之,这些调查预计将大大提高性能,关键是,这些系统的跨任务的可靠性。由于情绪的研究几乎影响到人类研究的每个领域,因此开发一个实时测量有效情绪的系统有可能促进跨学科的转变。总的来说,这些测试将填补科学文献中的知识空白,并告知未来通用情绪估计系统如何训练。此外,该项目还将提供共享数据,供未来的研究人员使用时,可能会导致BCI领域取得更大的进步。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Automated Artifact Rejection Algorithms Harm P3 Speller Brain-Computer Interface Performance.
Affective brain-computer interfaces: Choosing a meaningful performance measuring metric
  • DOI:
    10.1016/j.compbiomed.2020.104001
  • 发表时间:
    2020-11-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Mowla, Md Rakibul;Cano, Rachael, I;Thompson, David E.
  • 通讯作者:
    Thompson, David E.
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Harvey, Chase;Chan, David;Sweet, Taylor;Huggins, Jane E.;Thompson, David E.
  • 通讯作者:
    Thompson, David E.
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sweet, Taylor;Khan, Nazmun;Harvey, Chase;Warschausky, Seth;Huggins, Jane E.;Thompson, David E.
  • 通讯作者:
    Thompson, David E.
Cross-Task Transfer Learning in Emotion Estimating BCI
情绪估计 BCI 中的跨任务迁移学习
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Khan, Nazmun;Thompson, David E.
  • 通讯作者:
    Thompson, David E.
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  • 通讯作者:
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